胡永東 (華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司,安徽合肥230088)
在合肥等城市,大多都有這樣的經(jīng)歷,炎炎夏日,從室內(nèi)將手貼在南向或東西向窗戶玻璃上,會感受到玻璃的溫度很高,尤其是下午三四點鐘時的西向窗戶。筆者現(xiàn)居住的房子,主衛(wèi)和書房朝西,雖然用的是中空玻璃,但夏日午后對此感受特別深刻,室內(nèi)溫度明顯高于其他房間。
根據(jù)《住宅設計規(guī)范》(GB50096-1999)(2003年版)第5.2.3條,寒冷、夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū),住宅建筑的西向居住空間朝西外窗均應采取遮陽措施;屋頂和西向外墻應采取隔熱措施。根據(jù)《住宅設計規(guī)范》(GB50096-2011)第7.1.8條,除嚴寒地區(qū)外,居住空間朝西外窗應采取外遮陽措施,居住空間朝東外窗宜采取外遮陽措施。當采用天窗、斜屋頂窗采光時,應采取活動遮陽措施。另《安徽省居住建筑節(jié)能設計標準》(DB34/1466-2019)規(guī)定,外門窗綜合遮陽系數(shù)及外遮陽設置要求應按不同開間窗墻比并符合下表規(guī)定。有外遮陽時,外門窗綜合遮陽系數(shù)取外門窗遮陽系數(shù)與外遮陽系數(shù)乘積;無外遮陽時,外門窗綜合遮陽系數(shù)取外門窗遮陽系數(shù)。東偏北 30°至東偏南60°,西偏北30°至西偏南60°范圍的外門窗設置遮陽時,應設置可以遮住窗戶正面的活動外遮陽。南向外門窗設置遮陽設施時,宜設置水平遮陽或可以遮住窗戶正面的活動外遮陽;建筑外遮陽裝置應與結(jié)構(gòu)牢固連接。
從國家規(guī)范和地方標準的用詞可看出,以前對此要求不太高,現(xiàn)在的要求是越來越高,一方面反映了大家對生活品質(zhì)的不斷追求,另一方面也說明了綠色建筑設計的重要性越來越高。綠色建筑設計,應按被動措施優(yōu)先的原則,優(yōu)化建筑體型、內(nèi)部空間布局,充分利用天然采光與自然通風,采用綠色建材與產(chǎn)品,加強圍護結(jié)構(gòu)保溫、隔熱措施,提高供暖、空調(diào)和電氣照明系統(tǒng)的能源利用效率,在全壽命周期內(nèi)降低建筑總能耗,提高室內(nèi)舒適度。
對于外門窗的傳熱系數(shù),以普遍采用的隔熱金屬型材為例,根據(jù)安徽省居住建筑節(jié)能設計標準,當玻璃采用6中透光Low-E+12A+6的中空玻璃規(guī)格時,其整窗傳熱系數(shù)為2.4~2.5W/(㎡·K),當玻璃采用5中透光Low-E+9A+5+9A+5的三玻雙腔中空玻璃規(guī)格時,其整窗傳熱系數(shù)為 2.0~2.2W/(㎡·K),其隔熱性能提升不太明顯。這就需要充分考慮其他的遮陽與防熱措施(根據(jù)民用建筑設計術(shù)語標準,建筑遮陽即利用建筑構(gòu)件或材料特性遮擋陽光輻射的設施;建筑防熱即抵擋夏季室外熱作用,防止室內(nèi)過熱所采取的建筑設計綜合措施)。當采用內(nèi)遮陽如窗簾或百葉時,由于熱量大量透過玻璃進入室內(nèi),室內(nèi)空氣溫度會居高不下,大幅增加空調(diào)能耗。而外遮陽,即在戶外設置百葉窗、卷簾等遮陽設備,具有自然的節(jié)能功效,可遮擋陽光輻射、抵擋夏季室外熱作用,防止室內(nèi)過熱,可以較大地節(jié)省空調(diào)耗能。
外門窗夏季綜合遮陽系數(shù)及外遮陽要求
外窗遮陽防熱的方式較多,市場上相關(guān)產(chǎn)品也多種多樣?,F(xiàn)階段,合肥等地區(qū),對于根據(jù)節(jié)能計算需要采用外遮陽設施的,日常設計中多采用中置百葉窗(內(nèi)置可調(diào)百葉的中空玻璃)或外卷簾的方式。采用中置百葉窗時,其優(yōu)勢是不用擔心百葉受到室外風力的影響,只是由于部分熱量到達了中間空氣層,其遮陽防熱效果有所折減。從遮陽防熱角度看,窗戶外側(cè)設置卷簾的效果是非常明顯的。近年來,我們有的項目采用了中置百葉窗,也有的項目采用了窗戶外側(cè)設置卷簾的方式,構(gòu)造大樣如圖1所示,卷簾盒設在窗戶頂部外挑的混凝土板下方,卷簾的導軌與窗框緊鄰。
圖1 外遮陽構(gòu)造大樣1
在對已完成的項目進行實地踏勘后,感覺遮陽效果均有實質(zhì)性提升,但也發(fā)現(xiàn)有些細節(jié)值得推敲:
①采用中置百葉窗后,如果外窗的立面分格偏小,則百葉數(shù)量多,調(diào)節(jié)百葉會比較繁瑣,另外由于各家各戶對中置百葉的調(diào)節(jié)不可能統(tǒng)一,使得中置百葉高度不一致,外觀稍顯凌亂;
②采用外加卷簾后,當卷簾完全遮住窗戶正面時,室內(nèi)非常暗,影響了正常采光,就算在正午,室內(nèi)日?;顒右残栝_燈,這就帶來了電資源的浪費,不符合綠色建筑的節(jié)能原則,更不符合碳達峰、碳中和的精神。
從實際案例出發(fā),筆者認為,可從如下幾點來考慮。
①優(yōu)選戶型,如有條件,則不設朝東西向開窗的房間,尤其是朝西開窗的起居室、臥室及書房,減少夏季的熱。對于朝東西向開窗的衛(wèi)生間、廚房,因其對視野要求較低,只需要保證通風采光,可在保證通風采光的前提下結(jié)合空調(diào)機位或造型在窗戶外側(cè)做固定的能夠遮住窗戶正面的垂直遮陽(可手動調(diào)節(jié)角度)。
②當所選戶型存在朝東向開窗的起居室、臥室及書房時,優(yōu)化開間窗墻比,控制在限值以下,減少夏季的熱,以避免設置外遮陽。對于南向窗同樣如此(根據(jù)節(jié)能設計標準,當南向陽臺進深不小于1.5m時,可認定通向陽臺的門窗滿足標準),對于朝西向開窗的起居室、臥室及書房,則一定要采取遮陽措施,優(yōu)先選擇活動外遮陽,即外加卷簾的方式。
③對于朝東朝南開窗、根據(jù)窗墻比需設置外遮陽的,當采用中置百葉窗時,建議考慮到外立面的一致性,避免凌亂。另外,外窗的立面分格大小宜適中,以避免增加中置百葉的數(shù)量,從而減少日常居家調(diào)節(jié)百葉的工作。當采用外加卷簾的方式時,建議適當增加卷簾與外窗的間距,使得卷簾完全遮住窗戶正面時,其兩側(cè)或下方還有光線進入室內(nèi),對應構(gòu)造如圖2所示。因規(guī)范要求建筑外遮陽裝置應與結(jié)構(gòu)牢固連接,可考慮采用兩種形式:a.每層窗頂設置混凝土挑板,卷簾盒固定在混凝土挑板下方,卷簾兩側(cè)的金屬軌道下端固定在下層混凝土挑板上方,保證安全性與耐久性,如圖3所示;b.每層窗頂設置混凝土挑板,窗戶兩側(cè)也設置外伸的混凝土構(gòu)件,卷簾盒固定在混凝土挑板下方,卷簾兩側(cè)的金屬軌道固定在背后的豎向混凝土構(gòu)件表面,如圖4所示。至于采用哪種形式,可結(jié)合建筑造型與裝配式設計的角度統(tǒng)籌確定。
圖2 外遮陽構(gòu)造大樣2
圖3 外遮陽平面示意3
圖4 外遮陽平面示意4
④對于轉(zhuǎn)角窗、轉(zhuǎn)角凸窗(凸出外墻面大于600mm)的朝東朝西部分,應設置遮陽設施,以加強防熱效果。對于凸出外墻面小于等于600mm的凸窗,其側(cè)面如為透明部分,是否設置遮陽設施呢?作者建議設置較妥,以減少夏季的熱。
⑤當東西向有生活陽臺時,相應東西向此開間的窗墻比勢必較大,雖然外門窗上方有水平外挑構(gòu)件,但遮陽效果不佳,還是要設置垂直遮陽設施,才能很好地解決夏季遮陽防熱問題,節(jié)約空調(diào)能耗。建議在陽臺外側(cè)結(jié)合水平線條設置卷簾,南向與東西向設置,北向不設,這樣,當卷簾完全遮住陽臺窗戶正面(東西向與南向)時,既解決了遮陽防熱問題,還可以通過北側(cè)外窗采光,以達到正常的采光標準,滿足日常生活的需求,效果還是比較好的,其構(gòu)造形式可參考圖1,即卷簾緊貼外窗設置。
⑥采用外遮陽設施時,因展開后面積大,且背面為外窗,材料的防火性能應滿足現(xiàn)行建筑設計防火規(guī)范中A級材料的要求,以杜絕火災隱患。
在追求品質(zhì)的年代,越來越多的設計師、開發(fā)企業(yè)和業(yè)主開始重視住宅的遮陽設計。隨著建筑材料的不斷研發(fā)提升,建筑遮陽防熱的產(chǎn)品肯定會越來越多,效果會越來越好,對各種各樣的細節(jié)考慮得會更加周到細致,與建筑的一體化處理的方式也會上新的臺階。